CN112363413A - 一种生成仿真车自动行驶路径的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生成仿真车自动行驶路径的方法，该方法首先根据贝塞尔曲线参数确定车道中线走向，再根据车道参数计算其他车道线，然后使用递归算法计算车道路点坐标，并记录可变道车道线，从而得到可供仿真车自动行驶的路径。本发明能够模仿真实道路环境，可以根据生成的路径实现遇到障碍物或车辆变道、按车道线方向行驶等车辆行车逻辑。

Description

一种生成仿真车自动行驶路径的方法
技术领域
本发明涉及一种生成仿真车自动行驶路径的方法，属于自动驾驶技术领域。
背景技术
自动驾驶仿真需要生成AI仿真车的实际运行道路，用来模仿真实道路环境，比如红绿灯，交通灯，其他车辆等等，需要车辆模拟真实道路的情况，车辆需要遵守交通规则行车，以实现仿真的要求的情况。
目前unity中车辆要实现有序的行驶，现在大多游戏中采用的是使用unity自带的navigation模块，但是该模块很难用来实现车辆行车逻辑，比如遇到障碍物或车辆变道、按车道线方向行驶等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种能够模仿真实道路环境的用于仿真车自动行驶主路径生成方法，可以根据生成的路径实现遇到障碍物或车辆变道、按车道线方向行驶等车辆行车逻辑。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种生成仿真车自动行驶路径的方法，包括以下步骤：
步骤一、设置车道参数，包括车道类型、车道宽度；
步骤二、设置贝塞尔曲线参数构建车道中线，所述贝塞尔曲线参数由起始点、起始点的控制点、终止点和终止点的控制点构成；
步骤三、根据车道类型和车道中线的贝塞尔曲线参数创建相应数量的车道线；
步骤四、沿每一车道线长度方向每间隔预设距离设置一路点，然后计算所有路点的坐标，并对位于同一条车道线的路点坐标按前后顺序进行排列；
步骤五、将位于同一条车道线的路点坐标依次连接，得到依次首尾相连的若干条路径，记录每条路径的路径起点、路径终点和路径长度，从而计算出该车道线的起点坐标、终点坐标和车道线长度；对每条路径的路径进行编号，并对可变道路径的编号进行记录，从而得到可变道车道线路径的集合。
本发明根据贝塞尔曲线参数来仿真车道中线的形状，并通过车道参数来设置车道线的数量和宽度，然后在每一车道线采集路点，寻找路点的方式，让车辆达到有序行驶的目的。本发明将两相邻路点构建一路径，通过记录每一路径的可变道信息，满足Ai车遇到障碍的时候可以变道的需求，即本发明生成的路径数据具有方向性，使用此数据可以让仿真车按照期望的道路行驶并且可以完成变道等操作，克服了现有技术中unity自带的navigation模块无法实现车辆行车逻辑的缺陷。另外，本发明通过设置路径的可变道信息，还可以在路径规划和仿真车导航时，用于寻找最短路线。
需要说明的是，因为生成直线的行驶路径比较简单，本发明并不涉及直线行驶路径的生成方法，如行驶路径中既有直线又有曲线，可分段构建后进行拼接。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例的流程示意图。
图2是本发明实施例创建车道线时的原理示意图。
具体实施方式
实施例
本实施例的生成仿真车自动行驶路径的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一、设置车道参数，包括车道类型、车道宽度。本实施例中车道类型为双向四车道，车道宽度设置为3米。
步骤二、设置贝塞尔曲线参数构建车道中线，所述贝塞尔曲线参数由起始点、起始点的控制点（控制点在习惯上也称为handle）、终止点和终止点的控制点构成。在具体实施时，可以先确定车道线的整体位置，通过调整贝塞尔曲线来设置车道中线的参数。
步骤三、根据车道类型和车道中线的贝塞尔曲线参数创建相应数量的车道线；本例中是双向四车道，则生成四条车道线。
以计算车道中线旁第一条车道线为例，首先要确定第一条车道线的起点和终点。
若车道中线的起始点为a，起始点的控制点为c，终止点为b，终止点的控制点为d，如图2所示，步骤三中根据车道类型和车道中线的贝塞尔曲线参数创建邻近所述车道中线的车道线的方法如下：
找到点p，使线段ap与线段ac垂直，且线段bp与线段bd垂直；
沿线段ap找到点a1，使点a到点a1的距离等于车道宽度，同样地，沿线段bp找到点b1，使点b到点b1的距离等于车道宽度；
令函数S(x,y)表示点x至点y的距离，沿线段cp找到点c1，使S(a,a1)/S(a,p) = S(c,c1)/S(c,p)，同样地，沿线段dp找到点d1，使S(b,b1)/S(b,p) = S(d,d1)/S(d,p)；
以点a1作为起始点，点c1作为起始点的控制点，b1为终止点，d1为终止点的控制点生成贝塞尔曲线作为该邻近所述车道中线的车道线；
然后用这个方法计算其他剩余的车道线的贝塞尔曲线的参数，再根据车道类型，前几个车道需要标出他们是反的车道，供后面排列路点坐标时使用。
步骤四、沿每一车道线长度方向每间隔预设距离设置一路点，然后计算所有路点的坐标，并对位于同一条车道线的路点坐标按前后顺序进行排列。
本实施例在计算所有路点的坐标时，令预设距离为e，则沿车道线长度方向每间隔预设距离设置一路点的方法如下：首先创建一个表listPosTemp用来储存路点坐标，取该车道线两端的点A与点B的坐标加入listPosTemp分别作为起始路点、终止路点，计算AB两点的距离，如果小于2e则将获取他们中点C的坐标，加入listPosTemp；否则，将AB分为AC与CB两分段，以同样方法计算AC与CB，直到所有分段两端点的距离都在2e以内，这样就获得了所有所需路点的坐标的集合。
一般来说，仿真中大概需要路点间隔1米左右能保证车辆行驶精确性，又不会因为数据过多导致性能消耗过大，因此，预设距离e可优选为1米。
步骤五、将位于同一条车道线的路点坐标依次连接，得到依次首尾相连的若干条路径，记录每条路径的路径起点、路径终点和路径长度，从而计算出该车道线的起点坐标、终点坐标和车道线长度；对每条路径的路径进行编号，并对可变道路径的编号进行记录，从而得到可变道路径的集合。
本实施例还可以作以下改进：对步骤五得到的每一车道线设置车道线ID，然后将该车道线的起点坐标、终点坐标、车道线长度、可变道车道线以及该车道线所有路径的路径起点、路径终点和路径长度数据存储为数据类，通过JsonConvert转化为转化为Json格式数据进行存储，需要使用数据时候使用JsonConvert类读取对应json文件将其转化为数据类即可读取道路信息。
本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种生成仿真车自动行驶路径的方法，包括以下步骤：
步骤一、设置车道参数，包括车道类型、车道宽度；
步骤二、设置贝塞尔曲线参数构建车道中线，所述贝塞尔曲线参数由起始点、起始点的控制点、终止点和终止点的控制点构成；
步骤三、根据车道类型和车道中线的贝塞尔曲线参数创建相应数量的车道线；
步骤四、沿每一车道线长度方向每间隔预设距离设置一路点，然后计算所有路点的坐标，并对位于同一条车道线的路点坐标按前后顺序进行排列；
步骤五、将位于同一条车道线的路点坐标依次连接，得到依次首尾相连的若干条路径，记录每条路径的路径起点、路径终点和路径长度，从而计算出该车道线的起点坐标、终点坐标和车道线长度；对每条路径的路径进行编号，并对可变道路径的编号进行记录，从而得到可变道车道线路径的集合。
2.根据权利要求1所述的生成仿真车自动行驶路径的方法，其特征在于：若车道中线的起始点为a，起始点的控制点为c，终止点为b，终止点的控制点为d，步骤三中根据车道类型和车道中线的贝塞尔曲线参数创建邻近所述车道中线的车道线的方法如下：
找到点p，使线段ap与线段ac垂直，且线段bp与线段bd垂直；
沿线段ap找到点a1，使点a到点a1的距离等于车道宽度，同样地，沿线段bp找到点b1，使点b到点b1的距离等于车道宽度；
令函数S(x,y)表示点x至点y的距离，沿线段cp找到点c1，使S(a,a1)/S(a,p) = S(c,c1)/S(c,p)，同样地，沿线段dp找到点d1，使S(b,b1)/S(b,p) = S(d,d1)/S(d,p)；
以点a1作为起始点，点c1作为起始点的控制点，b1为终止点，d1为终止点的控制点生成贝塞尔曲线作为该邻近所述车道中线的车道线；
以此类推，创建得到所有的车道线。
3.根据权利要求1或2所述的生成仿真车自动行驶路径的方法，其特征在于：步骤四中，令预设距离为e，则沿车道线长度方向每间隔预设距离设置一路点的方法如下：
首先创建一个表listPosTemp用来储存路点坐标，取该车道线两端的点A与点B的坐标加入listPosTemp分别作为起始路点、终止路点，计算AB两点的距离，如果小于2e则将获取他们中点C的坐标，加入listPosTemp；否则，将AB分为AC与CB两分段，以同样方法计算AC与CB，直到所有分段两端点的距离都在2e以内。
4.根据权利要求1或2所述的生成仿真车自动行驶路径的方法，其特征在于：对步骤五得到的每一车道线设置车道线ID，然后将该车道线的起点坐标、终点坐标、车道线长度、可变道车道线以及该车道线所有路径的路径起点、路径终点和路径长度数据存储为数据类，并转化为Json格式数据进行存储。
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